¿Cómo Fermilab ‘hace’ neutrinos? ¿Y cómo los usan sus destinatarios?

Envías un haz de protones desde el acelerador principal a un objetivo fijo (no sé qué usa Fermilab para eso, probablemente un bloque de algún metal). En las colisiones entre protones de alta energía que forman el haz y los núcleos objetivo, se crean muchas partículas secundarias. Entre los más abundantes están los mesones cargados pi y K (piones y kaones). Los imanes especiales le permiten seleccionar secundarios en un rango de momento dado y convertirlos en un haz. Luego, ese rayo se dirige a un túnel de descomposición: es literalmente un túnel, excavado de tal manera, que apunta hacia el laboratorio al que desea enviar neutrinos. El túnel tiene una longitud de varias decenas de metros. Los piones y los kaones son partículas inestables y se descomponen, muchas de esas caries (todas en el caso de los piones, aproximadamente el 64% en el caso de los kaones) dan como resultado una producción de neutrinos:

[matemáticas] \ pi ^ + \ rightarrow \ mu ^ + + \ nu_ \ mu [/ matemáticas]

[matemáticas] K ^ + \ rightarrow \ mu ^ + + \ nu_ \ mu [/ math]

Como los mesones en descomposición tienen momentos elevados, los productos de sus desintegraciones continúan moviéndose en la misma dirección que las partículas parentales, es decir, a lo largo del túnel. Al final del túnel, los mesones no descompuestos restantes y los productos de descomposición que no sean neutrinos se detienen, mediante blindaje de hormigón y luego por la tierra. Solo los neutrinos pueden pasar la tierra prácticamente sin obstáculos y llegar al laboratorio objetivo.

Los neutrinos se pueden hacer dirigiendo haces de partículas de ciertas partículas hacia ciertos objetivos. Sin hacer una búsqueda exhaustiva, no puedo decir qué tipos específicos de haces de partículas utiliza Fermilab para generar neutrinos, pero espero que sea una reacción que les permita dirigir un haz de neutrinos hacia el laboratorio que los quiere.

Una vez formados, los neutrinos interactúan muy raramente con cualquier otra cosa, por lo que atravesar la Tierra es pan comido. Lo difícil es obtener una densidad lo suficientemente alta para que el laboratorio receptor haga algo útil. Es por eso que no dependen de los neutrinos generados por los reactores nucleares, que van en todas direcciones y no pueden concentrarse en un haz.

Es realmente como enviar partes. No hay nada más simple que:

que está vinculado desde Fermilab | Línea de base larga de neutrinos | Haz.

En cuanto al uso en el otro extremo, puede echar un vistazo a:

Para obtener más detalles, puede explorar Detectores de neutrinos – Experimento de neutrinos subterráneos profundos.

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